Ахроматические объективы Zeiss и Zeiss-Winkel
Rolf Vossen
Ахроматы — самые простые линзы, в которых хроматическая аберрация исправляется только для двух цветов: синего и красного. Это означает, что некоторый остаточный цвет все еще может присутствовать в изображении в качестве артефакта. Я обнаружил, что степень проявления этого остаточного цвета у ахроматов (Карла) Цейсса и Цейсса-Винкеля различна. Тесты, описанные в этой статье, проводились с парфокальными объективами диаметром 45 мм, которые были рассчитаны для механической длины тубуса 160 мм. Первые объективы с парфокальным расстоянием 45 мм, которые должны были быть произведены на заводе Zeiss, были изготовлены Zeiss-Winkel в Геттингене в конце 1940-х годов. В конце 1950-х годов компания Zeiss-Winkel стала называться Carl Zeiss, а оптические предприятия были переведены в Оберкохен. В последующие годы название «Карл» было упразднено, а оптика стала называться просто «Цейсс». В то же время, в бывшей Восточной Германии существовало отдельное производственное предприятие под названием «Carl Zeiss Jena» (CZJ). В этой статье название Zeiss относится к объективам Carl Zeiss, Carl Zeiss Jena и Zeiss.
1: Zeiss-Winkel, первая 45 мм версия, конец 1940г
2: Zeiss-Winkel, 1950г
3: aus Jena
4: Carl Zeiss
5: Carl Zeiss
6: Zeiss
7: Zeiss F40
8: Zeiss Plan 40
Разницу между Zeiss и Zeiss-Winkel можно хорошо увидеть и на других объектах.
Сначала кажется, что фотографии, сделанные объективами Zeiss-Winkel, менее контрастны, чем остальные изображения. Тем не менее, я думаю, что более темные синие полосы, видимые с объективами Zeiss, частично усиливают контраст, потому что этот цвет присутствует больше, чем розовый цвет от Zeiss-Winkel.
Следующий тест — это сравнение самого старого объектива в серии, черного Zeiss-Winkel 40 и гораздо более позднего Zeiss F40 с коррекцией полуплана. При использовании окуляров Zeiss KF10x/18 я заметил, что даже на краю поля зрения качество изображения лучше с объективом Zeiss-Winkel. При фокусировке на объекты по краю с объективом Zeiss-Winkel видно меньше хроматических аберраций и искажений. По середине видно, что у F40 лучше коррекция плана. Но по своему опыту я обнаружил, что общее качество изображения с Zeiss-Winkel лучше, и что окуляры KF должны хорошо сочетаться с объективом F40. Я весьма удивлен этим. Объект-микрометр еще раз показывает, что синий цвет четко присутствует при использовании F40. У Zeiss-Winkel полосы действительно черные.
Я удивлен тем, насколько хороши были эти старые черные ахроматы Zeiss-Winkel 40/0,65. У меня 4 экземпляра черной версии и все они дают четкое изображение с высокой контрастностью и минимальными артефактами. Как только вы привыкнете к этим ахроматам Zeiss-Winkel, более поздние ахроматы Zeiss, вероятно, вас разочаруют. Это если вас так не волнует план-коррекция. Кажется, что улучшенная плановая коррекция была единственным реальным достижением в оптике более поздних ахроматов Carl Zeiss и Zeiss...
Ахромат 10/0,25 против 10/0,22
Как только в конце 1950-х годов компания Zeiss-Winkel стала называться Carl Zeiss, апертура ахроматов 10/0,25 была скорректирована с 0,25 до 0,22. Zeiss-Winkel всегда выпускал 10-кратные ахроматы с апертурой 0,25. Разница в разрешающей способности кажется незначительной, но при внимательном рассмотрении она становится заметной. Лишь гораздо позже, в конце 1980-х годов, Zeiss снова начал выпускать объективы 10/0,25, например, F10/0,25.
Затем я сравнил чёрный объектив Zeiss-Winkel 10/0.25 с гораздо более новым объективом Zeiss F10/0.25. Объективы Zeiss F являются полупланахроматами, поэтому обеспечивают лучшую коррекцию кривизны поля. В сравнении ниже различия между двумя объективами незначительны. Видна разница в цвете; с ахроматами Zeiss-Winkel 10/0.25 цвета, как правило, выглядят немного темнее. В остальном результаты сопоставимы, даже планарность одинакова. Последнее обусловлено использованием окуляра Euromex 10x Huygens в сочетании с объективом Zeiss-Winkel, что обеспечивает лучшую коррекцию кривизны поля, чем с оригинальными окулярами Zeiss-Winkel.
Ахроматы 25/0,45
Замечательным случаем является объектив Zeiss-Winkel 25/0,45. По сравнению с Carl Zeiss или Zeiss 25/0.45 кажется, что объектив Zeiss-Winkel, который у меня есть, имеет немного большую светосилу. Разница в апертуре становится заметной с фазово-контрастным конденсором. При использовании фазового кольца 3 (Ph) с объективом 25/0,45 достигается кольцевая засветка. Здесь становится виден только внешний край проема, а центральный свет заблокирован. В этом методе освещения используется максимальная разрешающая способность объектива при увеличении контраста. При взгляде на заднюю линзу Zeiss-Winkel 25/0,45 в фазовый телескоп оказалось, что освещенное кольцо на краю апертуры немного шире, чем у объектива Zeiss 25/0,45. Это возможно только при большей апертуре Zeiss-Winkel 25/0.45. Так как у меня есть только 1 экземпляр Zeiss-Winkel 25/0.45, я хотел бы подкрепить это наблюдение другим объективом. Просто чтобы исключить различия между объективами.
На следующем изображении виден переход к освещению в темном поле с помощью объектива Zeiss 25/0,45 и кольцевого освещения с использованием фазового кольца Ph3. Края изображения уже недоэкспонированы (А) из-за меньшей диафрагмы.
Что касается хроматической аберрации объективов 25/0,45, то здесь тоже можно увидеть разницу между Zeiss и Zeiss-Winkel. Опять же, Zeiss-Winkel дает изображения с меньшим количеством артефактов, хотя разница более тонкая, чем с ахроматами 40/0,65.
Zeiss-Winkel 2.5/0.06 против Carl Zeiss Plan 2.5/0.08
Я не думаю, что найдется много микроскопистов, использующих объектив Zeiss-Winkel 2.5/0.06 для фотографии. Этот объектив часто рассматривается как не более чем крышка, закрывающая свободное отверстие в револьвере для предотвращения попадания пыли. С другой стороны, более поздний объектив Carl Zeiss Plan 2.5/0.08 получает гораздо больше признания. Однако объект съемки определяет, какой объектив лучше использовать. Например, я думаю, что объектив Zeiss-Winkel 2.5 лучше подходит для фотографии песка, чем Carl Zeiss Plan 2.5. Я сравнил два объектива, используя белый песок. Я намеренно выбрал этот тусклый песок, потому что на нем хорошо видны цветовые артефакты. Сравнение показывает, что объектив Zeiss-Winkel 2.5 отображает песчинки гораздо нейтральнее. С объективом Carl Zeiss Plan 2.5 песчинки окружены синей полосой, и создается впечатление, будто над изображением нависает синяя дымка. Правда, разрешение Carl Zeiss Plan 2.5 несколько лучше, но при крупных зернах песка это вряд ли играет роль.
Однако есть ещё один объектив Carl Zeiss, который отлично подходит для съёмки песка: 3,2/0,07. Этот объектив, как и Zeiss-Winkel 2,5/0,06, практически не нуждается в компенсации. Компенсирующие окуляры Zeiss фактически портят изображение даже самого превосходного объектива.
Carl Zeiss 100/1,25 против Zeiss-Winkel 100/1,30
С ахроматами высокой мощности мы видим примерно те же различия, что и с ахроматами 40. Ахромат Carl Zeiss 100/1.25 снова даёт более синий остаточный цвет, тогда как у ахромата Zeiss-Winkel 100/1.30 этот цвет светлее и, следовательно, менее заметен. Также заметно, что изображение ахромата Zeiss-Winkel в целом более нейтральное. Для фотографий я сравнил ахромат Carl Zeiss 1970-х годов (серебристую версию) с первым ахроматом Zeiss-Winkel с парфокальным расстоянием 45 мм (чёрную версию). Другие версии обоих производителей показали те же различия.
Фазовый контраст
Диаметр фазового кольца в старых 39-мм фазовых объективах Zeiss-Winkel, по-видимому, больше, чем в более поздних 45-мм фазовых объективах Zeiss-Winkel. Сравнение показывает, что эта разница в диаметре напрямую влияет на разрешение, контрастность и наличие артефактов гало.
Компенсация объективов Carl Zeiss и Zeiss-Winkel
Carl Zeiss добился необходимой коррекции, установив компенсационные окуляры на одном уровне для всех объективов (за исключением 3,2/0,07). С объективами Zeiss-Winkel этого пока не было, и их коррекция особенно необходима для объективов с большей мощностью (≥ 25/0,45). Объективы Zeiss-Winkel 2,5/0,06, 4/0,10 и 10/0,25 практически не требуют компенсации. Однако объективы Zeiss-Winkel с большим увеличением требуют меньшей коррекции, чем у Carl Zeiss. Это становится очевидным, когда начинаешь фотографировать камерами для микроскопов без компенсационной оптики. Для экспериментов я использовал камеру Touptek 5 MP (модель UCMOS5100KPA) с уменьшающей линзой 0,5x без корректирующих свойств. Эта камера с креплением C-mount помещается в тубус и заменяет обычный окуляр. Преимущество такого способа фотографирования заключается в том, что камеру можно легко использовать даже в тех случаях, когда у бинокулярного микроскопа нет специального фототубуса. Достаточно просто заменить один из окуляров камерой.
Из-за разницы в компенсации между объективами Zeiss-Winkel и Carl Zeiss этот метод может быть успешно использован только с объективами Zeiss-Winkel. С маломощными объективами Zeiss-Winkel этот метод съёмки работает достаточно хорошо. И даже объективы Zeiss-Winkel с большим увеличением дают приемлемое изображение. В отличие от них, хроматическая аберрация становится очень заметной со всеми объективами Carl Zeiss.
Заключение
Ахроматы Zeiss-Winkel 40-х и 50-х годов были на удивление хороши. Никаких реальных улучшений, кроме исправления плана, не наблюдается в объективах Zeiss, изготовленных позднее. Старые ахроматы Zeiss-Winkel производят менее заметные цветовые артефакты, чем более поздняя оптика Zeiss.
